人工合成高分子——有机玻璃MMA的制备.ppt

人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMA）的制备）的制备在实验中探究化学在实验中探究化学 通识教育核心课程通识教育核心课程v化学化工学院大学化学教研室化学化工学院大学化学教研室v化学化工学院基础化学实验中心化学化工学院基础化学实验中心人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备小组介绍小组介绍实验目的与原理实验目的与原理实验仪器与试剂实验仪器与试剂实验步骤实验步骤实验问题探究与思考实验问题探究与思考本实验轮值主席：本实验轮值主席：成佩洁成佩洁 组员：组员：王艳艳王艳艳 姜蕴文姜蕴文 陆佳菲陆佳菲 何亚雯何亚雯 人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备五丙班小组介绍五丙班小组介绍五丙班小组介绍五丙班小组介绍2掌握有机玻璃的制备方法1了解本体聚合的基本特点人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备实验目的实验目的人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备实验原理实验原理 本体聚合没有溶剂或其他介质，不需进行聚合物的纯化后处理。其显著特点是聚合体系粘度大、传热性差，反应进行到一定阶段时会出现自动加速现象，因此必须排除反应热。否则分子量分布变宽，材料的机械强度变低，严重的会引起“爆聚”而使产品报废。本体聚合在工业上可用间歇法和连续法生产，除聚甲基丙烯酸甲酯外，还有聚苯乙烯、聚氯乙烯和高压聚乙烯可采用本体聚合生产。引发剂作用下的甲基丙烯酸甲酯的聚合反应是一个放热过程，其反应式为：反应热的积累会导致反应物温度升高，聚合反应加速，造成局部过热而导致单体气化或聚合物的裂解，使制件产生气泡或空心。此外由于单体合聚合物的密度相差很大（甲基丙烯酸甲酯为0.94g/ml，聚甲基丙烯酸甲酯为1.18 g/ml），因而在聚合时会产生体积收缩。如果聚合热未经有效排除，各部分反应就会不一致，收缩也不均匀，产生表面起皱或导致裂纹。为避免这种现象的产生，在实际生产有机玻璃时，常常采取预聚成浆法或分步聚合法。人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备实验仪器与试剂实验仪器与试剂仪仪器器器器50ml50ml锥形瓶锥形瓶保鲜膜保鲜膜弹簧夹或螺旋夹弹簧夹或螺旋夹水浴锅水浴锅温度计温度计小试管（小试管（1.51.510cm10cm）（预先烘干作为模具）（预先烘干作为模具）试剂试剂甲基丙烯酸甲酯甲基丙烯酸甲酯（MMAMMA）（除去阻聚剂）（除去阻聚剂）过氧化苯甲酰（过氧化苯甲酰（BPOBPO）人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备实验步骤实验步骤一、预聚一、预聚 取25g新蒸馏过的甲基丙烯酸甲酯单体放入干净的干燥锥形瓶中，加入引发剂过氧化苯甲酰30mg。为防止预聚时水汽进入锥形瓶内，摇匀后可在瓶口包上一层保鲜膜，再用橡皮圈扎紧。用7080水浴加热锥形瓶，进行预聚合，并间歇振荡锥形瓶，观察体系的粘度。当瓶内预聚物粘度与甘油粘度相近时，立即停上加热并用冷水使预聚物冷至室温，以终止聚合反应。二、灌模二、灌模 将上面所得的预聚物灌入小试管中，灌模时要小心，不使预聚物溢至试管外。且不要全灌满，稍留一段空间，以免预聚物受热膨胀而溢出试管外。用保鲜膜将试管口封住，使预聚物与空气隔绝。三、聚合三、聚合 模口朝上，将上述封好口的试管放入40烘箱中，继续使单体聚合24h以上，然后再在100处理1h。关掉烘箱热源，使聚合物在烘箱中逐渐冷却至室温。四、脱模四、脱模 将试管轻轻敲破，即可得到透明的棒状有机玻璃。人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备实验问题探究与思考实验问题探究与思考 A A组：组：1.1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义是什么？结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义是什么？2.2.人类在衣、食、住、行等方面对天然高分子的简单利用有哪些？人类在衣、食、住、行等方面对天然高分子的简单利用有哪些？3.3.高分子（材料）科学是如何建立与发展起来的？高分子（材料）科学是如何建立与发展起来的？4.4.高分子化合物的特点以及与小分子化合物的主要区别有哪些？高分子化合物的特点以及与小分子化合物的主要区别有哪些？5.5.如何确定高分子化合物的分子量及其分布？如何确定高分子化合物的分子量及其分布？结构单元的定义结构单元的定义1聚合度的定义聚合度的定义2高分子化合物的定义高分子化合物的定义3人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备1.1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义1v结构单元（结构单元（Structural UnitStructural Unit）构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来构成高分子链并决定高分子结构以一定方式连接起来的原子组合成为结构单元。的原子组合成为结构单元。如聚氯乙烯如聚氯乙烯人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备1.1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义1THANK YOUSUCCESS2024/4/18 周四周四11可编辑可编辑v聚合度聚合度(Degree of Polymerization)(Degree of Polymerization)：衡量聚合物分子大小的指标。衡量聚合物分子大小的指标。指聚合物分子链中连续出现的重复单元指聚合物分子链中连续出现的重复单元(或称链节或称链节)的次数。用的次数。用n n表示。表示。1.1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义1人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备v高分子化合物（高分子化合物（Macro Molecular CompoundMacro Molecular Compound）所谓高分子化合物，是指那些由众多原子或原子团主所谓高分子化合物，是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。物。举例：纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等天然高分子化举例：纤维素、蛋白质、蚕丝、橡胶、淀粉等天然高分子化合物，以及以高聚物为基础的合成材料，如各种塑料，合成合物，以及以高聚物为基础的合成材料如各种塑料，合成橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。橡胶，合成纤维、涂料与粘接剂等。1.1.结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义结构单元、聚合度以及高分子化合物的定义1人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备【衣衣】尼龙尼龙腈纶腈纶涤纶涤纶维尼纶维尼纶丙纶丙纶 【食食】人造肉人造肉人造粮食人造粮食人造蛋白质人造蛋白质合成糖合成糖 1.1.天然高分子在衣食住行等方面的简单利用天然高分子在衣食住行等方面的简单利用2天然高分子天然高分子人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备【住住】室外装饰室外装饰室内摆设室内摆设各种建筑材料各种建筑材料 天然高分子天然高分子【行行】飞机机舱壁板飞机机舱壁板船舰的内部设施船舰的内部设施 1.1.天然高分子在衣食住行等方面的简单利用天然高分子在衣食住行等方面的简单利用2人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备确立确立阶段阶段完善完善发展发展多方向多方向发展发展 高分高分子科学最初的子科学最初的研究工作是关研究工作是关于羊毛、蚕丝于羊毛、蚕丝等天然高分子等天然高分子的化学组成、的化学组成、结构和形态。结构和形态。高分子高分子科学的完善发展科学的完善发展以传统化学合成以传统化学合成方法的完善、新方法的完善、新合成方法的发展合成方法的发展和理论的完善发和理论的完善发展为标志。展为标志。新型聚新型聚合物不断涌现，合物不断涌现，合成方法和技术合成方法和技术也在不断创新。也在不断创新。高分子科学与其高分子科学与其他学科相互渗透、他学科相互渗透、相互结合。相互结合。1.1.高分子（材料）科学是如何建立与发展的高分子（材料）科学是如何建立与发展的3人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备具有老化现象具有老化现象易于加工，且加工温度低易于加工，且加工温度低具有缓冲减震作用具有缓冲减震作用相对于金属和玻璃而言比较轻相对于金属和玻璃而言比较轻不会腐烂，也不会生锈不会腐烂，也不会生锈具有高弹性、粘弹性具有高弹性粘弹性特点特点1.1.高分子化合物特点及与小分子化合物的区别高分子化合物特点及与小分子化合物的区别4人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备1.1.高分子化合物特点及与小分子化合物的区别高分子化合物特点及与小分子化合物的区别4l 常见的分子,我们称它们为小分子小分子,一般由几个或几十个原子组成，分子量也在几十到几百之间。如水分子的分子量为18、二氧化硫的分子量是44。l 高分子高分子则不同，它的分子量至少要大于1万。高分子物质的分子一般由几千、几万甚至几十万个原子组成，它的分子量也就是几万、几十万、甚至以亿来计算。v凝胶色谱法（凝胶色谱法（gel chromatography gel chromatography）流动相为有机溶剂，固定相是化学惰性的多孔物质流动相为有机溶剂，固定相是化学惰性的多孔物质(如如凝胶凝胶)的色谱法。又称分子排阻色谱法。的色谱法。又称分子排阻色谱法。1.1.如何确定高分子化合物的分子量及其分布如何确定高分子化合物的分子量及其分布5人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备凝胶过凝胶过凝胶过凝胶过滤色谱滤色谱滤色谱滤色谱一般用于分离水溶性的大分子，如多糖类一般用于分离水溶性的大分子，如多糖类化合物。凝胶的代表是葡萄糖系列，洗脱化合物。凝胶的代表是葡萄糖系列，洗脱溶剂主要是水。溶剂主要是水。凝胶渗凝胶渗凝胶渗凝胶渗 透色谱透色谱透色谱透色谱主要用于有主要用于有 机溶剂中可溶的高聚物机溶剂中可溶的高聚物(聚苯聚苯乙烯、聚氯已烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸乙烯、聚氯已烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等甲酯等)相对分子质量分布分析及分离，相对分子质量分布分析及分离，常用的凝胶为交联聚苯乙烯凝胶，洗脱溶常用的凝胶为交联聚苯乙烯凝胶，洗脱溶剂为四氢呋喃等有机溶剂。剂为四氢呋喃等有机溶剂。人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备1.1.如何确定高分子化合物的分子量及其分布如何确定高分子化合物的分子量及其分布5LOGO人工合成高分子人工合成高分子有机玻璃（有机玻璃（PMMAPMMA）的制备）的制备五丙班五丙班A A组：组：成佩洁成佩洁 王艳艳王艳艳 姜蕴文姜蕴文 陆佳菲陆佳菲 何亚雯何亚雯THANK YOUSUCCESS2024/4/18 周四周四22可编辑可编辑